Sí, se puede formar un agujero negro sólo con fotones. Hay una solución bastante sencilla que capta exactamente lo que describes, dada en la página 83 de las notas de clase de GR de Eric Poisson: http://www.physics.uoguelph.ca/poisson/research/agr.pdf .
Básicamente, la configuración es que tienes una delgada esfera de densidad de energía que colapsa a la velocidad de la luz, que podría tomarse como tu disposición esférica de fotones. En el interior, la métrica es un espacio plano,
$$ds^2 = -dt^2_-+dr^2 + r^2 d\Omega^2,$$
y fuera de la esfera es la solución de Schwarzschild
$$ds^2 = -fdt^2_++\frac1fdr^2+r^2d\Omega^2,$$
con $f=1-2M/r$ y $M$ constante. Aquí $t_-$ y $t_+$ no coinciden necesariamente en el límite de la esfera, pero las coordenadas espaciales $(r,\theta, \phi)$ coinciden en el límite. Desde el interior, la superficie de la cáscara del fotón se encuentra en $t_-=v_--r$ mientras que desde el exterior el límite es $t_+=v_+-r_*$ , donde $v_-, v_+$ son constantes y $r_*=r+2M\ln(r/2M-1)$ es la coordenada de la tortuga.
Las notas pasan a calcular la densidad de energía y la presión de la superficie y, como es lógico, descubren que la densidad de energía es $\mu = M/4\pi r^2$ y la presión es cero.
También hay que tener en cuenta que no se necesita un gran número de fotones para que esto funcione: siempre que se colapsen en una cáscara perfectamente esférica y muy fina, formarán un agujero negro una vez que la cáscara sea más pequeña que el radio de Schwarzschild. Menos fotones (o menos energéticos) simplemente harán un agujero negro más pequeño.
Tenga en cuenta que, en la práctica, estará limitado por el grosor de la cáscara. Para que la aproximación de la cáscara delgada funcione, es necesario que la anchura real de la cáscara (o digamos los paquetes de ondas de fotones) sea mucho menor que el radio de Schwarzschild del eventual agujero negro que se formará. En el caso de los láseres de laboratorio, el radio de Schwarzschild será demasiado pequeño para que se forme un agujero negro con esta configuración.
